La pérdida de biodiversidad se ha acentuado en los últimos años debido a numerosas amenazas que incluyen la destrucción y degradación del hábitat, el cambio climático, la propagación de especies invasoras y la sobreexplotación. Por tanto, uno de los principales retos de la biología de la conservación es detener su continuo y acelerado declive. Sin embargo, mientras fenómenos como el calentamiento global, la contaminación y los cambios en los usos del suelo operan en áreas muy grandes o durante largos períodos de tiempo, los datos de campo que caracterizan la investigación ecológica se recogen normalmente en áreas relativamente pequeñas durante estudios de corta duración. Por tanto, los científicos necesitan cada vez más la utilización de medidas y datos locales para evaluar estos cambios a escala paisajística, regional y global, y modelos o simulaciones estadísticas para extrapolar estos datos ambientales al espacio geográfico. La presente Tesis doctoral estudia la aplicabilidad del modelado de la distribución de especies (MDE) en el análisis de la diversidad vegetal, mediante el uso de distintas técnicas de modelado, escalas geográficas y niveles de organización de plantas. Es por tanto, una investigación aplicada que pretende mostrar la utilidad de nuevas herramientas de análisis espacial para la gestión y conservación de la diversidad vegetal. El estudio se ha realizado a través de diferentes aproximaciones, con el objetivo de: i) describir patrones de riqueza de plantas en Cataluña y detectar puntos calientes de biodiversidad en la región, mediante la utilización de tres técnicas distintas de modelado y en base a la distribución conocida de toda su flora (Capítulo 1); ii) evaluar el efecto del cambio climático en las regiones alpinas y subalpinas del Pirineo Oriental, a través del estudio de la distribución potencial de unidades de vegetación (enfoque top-down) y valorar su aplicabilidad en relación al modelado de especies (enfoque bottom-up) (Capítulo 2); iii) construir un modelo dinámico para evaluar los efectos del cambio climático en la viabilidad a largo plazo de un taxón endémico y amenazado de la Península Ibérica, Vella pseudocytisus subsp. paui Gómez Campo. La generación de un modelo dinámico proporciona una aproximación más realista al incorporar la dinámica demográfica de la especie estudiada, y nos permite estimar su riesgo de extinción (Capítulo 3); iv) seleccionar e implementar un algoritmo de modelado en línea en el servidor de datos Sistema de la Vegetación Ibérica y Macaronésica (SIVIM) (Capítulo 4). La aplicación de MDE nos ha permitido obtener mejores patrones de la distribución espacial de la riqueza florística para Cataluña, frente a los patrones previamente proyectados basándose en los datos recogidos por el BDBC. Por otro lado, el uso de un enfoque top-down para predecir cambios futuros en la distribución de las unidades de vegetación puede ser tan útil como el utilizado en estudios previos para especies, con el objetivo de obtener mejores herramientas para la planificación de políticas relacionadas con la conservación de la biodiversidad. Finalmente, los resultados obtenidos en la presente Tesis doctoral nos permiten afirmar que los modelos de distribución de especies son herramientas de gran valor en la investigación de la biología de la conservación vegetal, al proporcionar alternativas precisas para la descripción de patrones biogeográficos, predicción de los efectos del cambio climático, evaluación del potencial dispersivo de las especies, así como para el diseño de reservas y planes de conservación. Así mismo, es importante destacar el papel de la escala en el modelado de la distribución de especies y comunidades vegetales, ya que ésta determinará tanto la aplicabilidad de los resultados como su significación biológica. / The loss of biodiversity has been accentuated in recent years due to numerous threats including the destruction and degradation of habitat, climate change, the spread of invasive species and over-exploitation. However, while phenomena such as global warming, pollution and changes in land-use operate over very large areas or for long periods of time, the field data that characterize the ecological research is normally gathered in relatively small areas during studies of short duration. Scientists are therefore required to increasingly use local measurements and data to evaluate changes to the landscape of regional and global scales by using models or statistical simulations to extrapolate these environmental data to the geographical space. This doctoral thesis examines the applicability of modelling the distribution of species in the analysis of plant diversity through the use of various techniques of modelling (SDMs), geographical scales and levels of plant organization. It is, therefore, an applied research that aims to show the utility of new tools of spatial analysis for the management and conservation of plant diversity. The study was conducted through different approaches, aiming to: i) describe plant richness patterns in Catalonia and detect biodiversity hotspots in the region through the use of three different modelling techniques and based on the known distribution of its entire flora (Chapter 1); ii) evaluate the effect of climate change in the alpine and subalpine regions of the Oriental Pyrenees through the study of the potential distribution of vegetation units (top-down approach) and evaluate their applicability in relation to species (bottom-up approach) modelling (Chapter 2); iii) assemble a dynamic model to assess the effects of climate change on the long-term viability of an endemic and threatened taxon of the Iberian Peninsula, Vella pseudocytisus subsp. paui Gómez Campo. The generation of a dynamic model provides a more realistic approach to incorporate the demographic dynamics of the studied species, and allows us to estimate its risk of extinction (Chapter 3); iv) select and implement an online modelling algorithm on the server of the Iberian and Macaronesian Vegetation Information System (SIVIM) (Chapter 4). The application of SDMs has allowed us to obtain better spatial distribution patterns of the floristic richness of Catalonia compared to the previously projected patterns based on data collected by the BDBC. On the other hand, the use of a top-down approach to predict future changes in the distribution of vegetation units can be as useful as those used in previous studies for species, with the goal of obtaining better tools for the planning of policies related to the conservation of biodiversity. Finally, the results obtained through this doctoral thesis allow us to state that species distribution models are tools of great value in the research of plant conservation biology, by providing precise alternatives for the description of biogeographical patterns, prediction of the effects of climate change, evaluation of the dispersive potential of species, as well as for the design of reserves and conservation plans. In addition, it is important to highlight the role of scale in the modelling of the distribution of species and vegetation communities, since this will determine both the applicability of the results and their biological significance.

N.H. Frank and R.Q. Twiss. / "February 9, 1948." / Bibliography: p. 27. / Army Signal Corps Contract No. W-36-039 sc-32037.

Les poliamines més comunes són putrescina, espermidina i espermina. En vegetals, els nivells d’aquests compostos incrementen en resposta a diferents tipus d'estrès ambiental. Tanmateix, es desconeix el significat fisiològic d’aquest augment. En general, s'ha atribuït un paper protector a espermidina i espermina, mentre que, en molts casos, la putrescina es considera només com a precursor de les altres dues poliamines. En la planta model Arabidopsis thaliana la putrescina es forma per descarboxilació d’arginina, mediada per arginina descarboxilas (ADC), que es codificada per dos gens: ADC1 i ADC2. En la present Tesis Doctoral, s’ha estudiat la resposta a l’estrès per fred i per sequera de plantes transgèniques d’Arabidopsis sobreexpressores dels gen homòlegs ADC1 i ADC2. Aquestes plantes tenen augmentats els nivells de putrescina, però no els d’espermidina ni d’espermina. Els resultats obtinguts mostren que les plantes que acumulen Put, per sobreexpressió d’ADC1 o ADC2, són més resistents a fred, sobretot si es tracta de plantes aclimatades prèviament. D’altra banda, la tolerància a deshidratació només s’ha observat en aquelles plantes que acumulen grans quantitats de Put via ADC2, i el grau de tolerància es proporcional als nivells de putrescina. Les plantes sobreexpresores d’ADC2 mostren una reducció en la taxa de transpiració i en la conductància estomàtica, i son més sensibles a ABA, encara que no s’han trobat diferencies en els nivells d’aquesta a l’hormona. Aquests resultats suggereixen que un dels mecanismes implicats en la resistència a sequera d’aquestes plantes, és la reducció de la pèrdua d’aigua per transpiració com a resultat d’una menor obertura estomàtica induïda per un augment en la resposta a ABA. Les diferencies entre els plantes sobreexpresores d’ADC1 i ADC2 podrien venir donades per una diferent localització de les corresponents proteïnes, ja que s’ha observat que ADC1 es troba al nucli, mentre que ADC2 es localitza als cloroplasts. En conjunt els resultats obtinguts demostren que la putrescina te un paper intrínsec en la resposta de les plantes a estrès. Els nivells de poliamines estan regulats també pel catabolisme. Les poliamines són degradades per desaminació oxidativa mediada per aminoxidases, que poden ser dependents de FAD (PAOs) o de coure (CuAOs). Clàssicament s’ha considerat que les amino oxidases tenen una localització apoplàstica. En Arabidopsis s’han descrit cinc isoformes de PAOs , tres s’han localitzat en peroxisomes, i les altres dues tenen una predicció de localització citoplasmàtica. Cap d’aquestes proteïnes du a terme l’oxidació terminal de PAs, si no que catalitzen una ruta de retroconversió, produint espermidina a partir d’espermina, i putrescina a partir d’espermina. Tot això fa pensar en com s’oxiden les PAs en l’apoplast d’Arabidopsis i si en els peroxisomes s’hi du a terme l’oxidació terminal. A. thaliana té 10 gens descrits com a CuAOs, però fins al moment només un (ATAO1) s’ha caracteritzat a nivell funcional. En aquesta tesis s’han caracteritzat a nivell funcional tres CuAOs d’Arabidopsis (AtCuAO1-3) que catalitzen l’oxidació terminal de l’espermidina i la putrescina. AtCuAO1, com l’ATAO1, és una proteïna extracel•lular, el que suggereix que el catabolismes de les PAs en l’apoplast d’Arabidopsis és mediat per CuAOs. AtCuAO2 i AtCuAO3 es troben en els peroxisomes, el que indica que el catabolisme terminal i la retroconversió funcionen de manera coordinada per mantenir la homeòstasi de poliamines, ja que l’acumulació de Put inhibeix les PAOs. El perfil d’expressió de les tres AtCuAOs en resposta a diferents estímuls exteriors suggereix una especificació funcional d’aquestes proteïnes enfront diferents tipus d’estrès. En aquesta tesis doctoral s’aporten, per primera vegada, evidencies sobre la integració de les dos rutes de oxidació de les poliamines que fins ara s’havien estudiat de manera independent. / In plants, polyamine (putrescine, spermidine, spermine) levels increase in response to different abiotic stresses, but the biological meaning of this increase remains unclear. A protective role has been attributed to spermidine and spermine, while, in most cases, putrescine is considered only as a precursor of the other polyamines. In Arabidopsis, ADC (Arginine decarboxylase), the first enzyme involved in polyamine biosynthesis is encoded by two genes (ADC1 and ADC2).In this work, we have undertaken a genetic approach to study the effect of ADC1 and ADC2 over-expression in Arabidopsis freezing and drought tolerance. The obtained transgenic lines contain high putrescine levels and no increase in spermidine and spermine. Accumulation of putrescine by ADC1 or ADC2 over-expression is sufficient to promote freezing tolerance, mainly in cold-acclimated plants. Hower, only lines that accumulate Put by ADC2 over-expression are drought tolerant, and the degree of resistance correlates with Put content.This phenotype is related with a reduction in transpiration rate and stomata conductance, as well as an increased ABA-sensitivity. The differences between ADC1 and ADC2 over-expressing plants can be due to a different protein cellular localization. Polyamine levels are also regulated by degradation, mediated by FAD- and copper-dependent amine oxidases (PAOs and CuAOs). In Arabidospsis, five PAO isoforms, which oxidize polyamines by a back-conversion pathway, producing spermine and spermidine from putrescine have been characterized. However, only one of the ten gens annotated as CuAOs has been characterized so far. In this work, three CuAOs (AtCuAO1-3), involved in the terminal polyamine catabolism in Arabidopsis, have been functionally characterized. The results indicate a differential localization of AtCuAOs in the apoplast and peroxisomes together with a possible functional specification of AtCuAOs against different types of stress. Importantly, our results show that back-conversion and terminal catabolism work co-ordinately in peroxisomes to maintain polyamine homeostasis. For the first time we provide evidences for the integration of oxidative polyamine pathways that have so far studied in isolation.

Una de les línies de treball del Grup de Liquenologia del Departament de Biologia Vegetal (Unitat Botànica) de la Universitat de Barcelona ha tingut com a objectiu estudiar la diversitat dels líquens i fongs liquenícoles del territori català, així com la descripció de les comunitats liquèniques d’aquesta àrea. Malgrat la contribució d’aquests estudis al coneixement de la flora liquenològica de Catalunya, encara queden moltes àrees del territori que no s’han estudiat amb deteniment. Una d’aquestes àrees és la inclosa dins del Parc Natural de Cap de Creus, on els extensos afloraments de roques àcides estan ocupats, de forma parcial o total, per comunitats liquèniques. Vàrem endegar un estudi florístic que tenia com a objectius principals elaborar un catàleg dels líquens saxícoles i terrícoles del Parc, examinar les diferències morfològiques, anatòmiques o ecològiques dels tàxons estudiats respecte les dades bibliogràfiques per avaluar-ne la variabilitat i caracteritzar les preferències ecològiques de les espècies estudiades. Com a resultat d’aquest estudi, s’ha elaborat un catàleg florístic format per 263 espècies de líquens i 31 de fongs liquenícoles. Del total de tàxons citats, un és primera cita per Europa, vuit per la península Ibèrica i 34 per Catalunya. L’anàlisi fitogeogràfic determina que la flora liquènica està formada per tres grups de distribució principals: espècies mediterrànies, temperades-mediterrànies i d’àmplia distribució. Addicionalment, la flora es veu enriquida amb espècies de distribució atlàntica i de distribució centreuropea o àrtico-boreal. En el plantejament inicial d’aquesta tesi vam decidir incorporar un element addicional de caire més taxonòmic i filogenètic. Fent ús de les dades i espècimens recollits per al treball florístic, vam seleccionar aquells tàxons que resultessin conflictius i amb necessitat de ser revisats. Per aquest motiu, vam plantejar un examen exhaustiu centrat en els gèneres Diploschistes i Ingvariella. El gènere Diploschistes (Graphidaceae) presentava interessants qüestions no resoltes, com la delimitació del gènere, la validesa taxonòmica i sistemàtica dels tres grups d’espècies establerts en base a la morfologia dels apotecis, i la delimitació de diverses espècies. Per resoldre aquestes qüestions vam reconstruir diverses filogènies basades en caràcters emprats tradicionalment en taxonomia (morfològics, anatòmics, químics, ecològics), marcadors moleculars (nuITS, mtSSU i nu LSU) i la combinació d’ambdós tipus de caràcters. Els resultats confirmen que Diploschistes és monofilètic i demostren, per primera vegada, que els tres grups morfològics considerats dins del gènere són monofilètics, i se’n proposa una classificació infragenèrica. Les anàlisis filogenètiques revelen novetats en algunes espècies: l’existència d’un clade dins D. ocellatus, corresponent a espècimens sense apotecis que només tenen picnidis, i la presència d’un clade que agrupa tots els espècimens de la subespècie D. diacapsis subsp. neutrophilus, i que es proposa considerar al nivell de l’espècie. El gènere monotípic Ingvariella fou escindit de Diploschistes a partir de la morfologia de l’exciple, i mantingut dins de la família Thelotremataceae (= Graphidaceae) dins de l’ordre de les Ostropales. L’estudi detallat de la morfologia i anatomia d’Ingvariella ens va suggerir possibles afinitats amb altres famílies de l’ordre. Els objectius d’aquest estudi van ser avaluar la monofília d’Ingvariella i investigar la seva posició sistemàtica dins l’ordre. S’han inferit les relacions filogenètiques amb una matriu molecular (basada en els marcadors nuLSU i mtSSU), on s’ha inclòs una àmplia representació de membres de les Ostropales. Els resultats revelen que Ingvariella és monofilètic i pertany a la família de les Stictidaceae. Amb la inclusió del primer gènere de líquens saxícoles dins aquesta família, s’expandeix considerablement la diversitat ecològica de les Stictidaceae, dins les quals s’han inclòs fongs sapròfits, líquens corticícoles, i espècies que poden ésser facultativament liquenitzades. A més dels resultats esmentats, s’inclouen noves dades sobre les relacions entre altres famílies dins les Ostropales. / This thesis is structured in two different parts. The first part, is an exhaustive floristic study of the saxicolous, epiphytic (only if sporadically growing on rocks), and terricolous lichens, and their lichenicolous fungi from the Cap de Creus Natural Park (NE Iberian Peninsula). The study reports 263 lichen taxa and 31 lichenicolous fungi from the study area, of which one is new for Europe, eight new for the Iberian Peninsula, and 34 for Catalonia. From a phytogeographical point of view, the flora is mainly composed of Mediterranean temperate species and Mediterranean lichens in a broad sense, enriched with a considerable number of Atlantic species in the most humid sites of the Park, and some species of boreal distribution. The large number of different microclimatic conditions in the area, combined with frequent extensions of rock outcrops, makes the Cap de Creus Natural Park an extraordinary region for the diversity of saxicolous and terricolous lichens. During the floristic study, we detected conflictive and unresolved taxonomic and systematic questions regarding the genera Diploschistes and Ingvariella. In the second part of the thesis, we have tried to clarify these questions within a phylogenetic framework. In the revision of Diploschistes, the reconstruction of the phylogenetic relationships of the genera within its family (Graphidaceae) confirmed that the genus is monophyletic. We also reconstructed the phylogenetic relationships within Diploschistes using a combined dataset of morphological, chemical, and molecular data. The results show that the three groups traditionally distinguished within the genus (based on ascomatal morphology) are monophyletic. Therefore, it is proposed a new subgeneric treatment for Diploschistes, and it is confirmed the taxonomical value of fruiting body types. In The monotypic genus Ingvariella was segregated from Diploschistes based on fruiting body anatomy, and placed within the Thelotremataceae (= Graphidaceae), in the order Ostropales. Our morphological observations, however, suggest affinities to other families within the order. We inferred the phylogenetic relationships of a broad array of ostropalean fungi based on mtSSU and nuLSU. The results demonstrate that Ingvariella is monophyletic and belongs to the Stictidaceae, expanding the broad ecological diversity of this family.

El crecimiento y desarrollo vegetal está fuertemente determinado por las condiciones ambientales, siendo la luz una de las señales ambientales más importantes. Las plantas perciben continuamente la información lumínica por los fotorreceptores. En concreto, la fracción del espectro correspondiente al rojo (R) y rojo lejano (FR) es registrada por los fitocromos. La proximidad de otras plantas (que ocurre en alta densidad vegetal) disminuye la relación R/FR de la luz percibida por una planta, desencadenando un conjunto de respuestas fisiológicas que se conoce como el síndrome de huida de la sombra (SAS). En el estadío de plántula de Arabidopsis thaliana, el alargamiento del hipocotilo es la respuesta más evidente. La longitud del hipocotilo también está influenciada por la acción de ciertas hormonas vegetales como las auxinas y las giberelinas, lo que sugiere que podrían estar participando en el SAS. En este trabajo se describe que los factores PHYTOCHROME RAPIDLY REGULATED 1 (PAR1), PAR2, LONG HYPOCOTYL IN FR1 (HFR1), BRENHANCED EXPRESSION (BEE) y BES1-INTERACTING MYC-LIKE (BIM), involucrados en la modulación del SAS, afectan a la sensibilidad a giberelinas. Se propone que dentro de esta interconexión entre factores del SAS y giberelinas también tendrían un rol importante el incremento en los niveles de auxinas. Con el fin de identificar el mecanismo molecular implicado en esta regulación, se ha caracterizado el funcionamiento de PAR1, un regulador negativo del SAS, así como también de sus posibles interactores (BEEs y BIMs), que actúan como reguladores positivos del SAS. La secuencia primaria de PAR1, una proteína nuclear que reprime la expresión génica, sugiere que esta bHLH atípica probablemente no une DNA para llevar a cabo su función. Mediante la sobrexpresión en planta de formas truncadas de PAR1 y fusiones traduccionales al dominio de activación de VP16 hemos concluido que PAR1 no uniría DNA para modular la transcripción. Hemos hipotetizado por tanto que probablemente heterodimeriza con factores BHLH típicos e inhibe su capacidad de unir DNA. Nuestros resultados confirmaron que los factores positivos del SAS, BEE2 y BIM1, unen DNA a secuencias específicas, unión que se ve atenuada en presencia de PAR1, resultados que apoyan nuestra hipótesis de que PAR1 actuaría heterodimerizando. Además, la caracterización fisiológica y molecular de líneas mutantes de pérdida de función sugiere que los genes BEEs y BIMs se organizan en módulos funcionales diferentes en la red regulatoria del SAS. Finalmente todos los análisis genéticos han permitido ver que los BEEs y BIMs no sólo estarían participando en el SAS si no que también serían reguladores del desarrollo y además de redundantes en el control de la viabilidad de la planta. / The shade avoidance syndrome (SAS) refers to a set of plant responses initiated after perception by the phytochrome photoreceptors of light enriched in far-red colour reflected from or filtered by neighboring plants. Overall, these responses are aimed to anticipate eventual shading from potential competitor vegetation by overgrowing them or flowering, ensuring next generation. Specifically at the seedling stage, the SAS includes an increase in hypocotyl elongation, a response also regulated by changes in the levels of auxins and gibberellins. Here we describe that in Arabidopsis thaliana plant proximity perception rapidly alters sensitivity to gibberellins. In addition, it also involves a fast change in a network of interacting BHLH proteins, such as PAR1, BIM and BEE factors, that act as auxin and gibberellins responsiveness modulators, which ultimately control growth and possibly are some of the factors involved in the regulation of auxin over gibberellins. Although the molecular mechanism of this regulation is not known, we propose that PAR1 is a transcriptional cofactor that interacts with BRENHANCED EXPRESSION (BEE) and BES1-INTERACTING MYC-LIKE (BIM) factors. PAR1 directly inhibits these factors by forming non-DNA-binding heterodimers with BEE2 and BIM1. In addition, here we describe the identification of PAR1-interacting factors (POF), including the brassinosteroid signalling components BEEs and BIMs, and characterize their role as networked positive regulators of SAS responses. We provide genetic evidence that BEEs and BIMs not only control plant growth and development under shaded and non-shaded conditions but are also redundant in the control of plant viability. The results of this work suggest that SAS responses are unleashed as a consequence of a plant proximity-triggered new balance of transcriptional regulators within the pre-existing bHLH network, eventually causing hypocotyls to elongate.

La embriogénesis es uno de los procesos más cruciales en el desarrollo vegetal. La secuenciación de ESTs (Expressed Sequences Tags) de la genoteca ATISLA, de semillas de 2 a 6 DDA (Días Después de Antesis), permitió identificar categorías funcionales típicas de desarrollo temprano de semilla como ciclo de división celular, reserva de nutrientes y traducción. A través del análisis in silico, considerando las ESTs de semilla inmadura depositadas en las bases de datos en una primera etapa y aquellos genes cuya expresión era elevada en semilla utilizando el programa Meta analyzer de Genevestigator en una segunda, se lograron identificar 49 genes cuya expresión es específica de semilla inmadura, resultados que fueron confirmados por RT-PCR e hibridación in situ. Al comparar estos 49 genes con el genoma completo de Arabidopsis, se encontraron diferencias estadísticas significativas para las categorías funcionales de reserva de reserva de nutrientes, metabolismo de carbohidratos, respuesta a estrés abiótico y tráfico subcelular y transporte.Las repeticiones anquirina son motivos de 33 aminoácidos repetidos en tándem cuya principal función descrita en animales es de interacción proteína-proteína. Participan en diversas funciones tanto en animales como en vegetales. Mediante análisis in silico fue posible identificar 509 repeticiones anquirina, que son codificadas por 105 genes. Se obtuvo una secuencia consenso de repetición anquirina de Arabidopsis que es similar a la de animales, por lo que es posible que las repeticiones anquirina en plantas cumplan la misma función que en animales. Los 105 genes codifican proteínas que se dividieron en 16 clases diferentes en función de los dominios o motivos que acompañaban a las repeticiones anquirina. El grupo más numeroso corresponde a las proteínas con dominios de repeticiones anquirina y transmembrana (37, proteínas ATANKTM). Mediante análisis neighbor joining de la región de dominios de repeticiones anquirina, estas proteínas se clasificaron en 6 familias distintas. Los genes AtAnkTm se encuentran repartidos en los cinco cromosomas de Arabidopsis y existen eventos de duplicación tanto a nivel inter- como intracromosómico, además de la presencia de genes duplicados en tándem (con 1 grupo de hasta 7 miembros). Mediante RT-PCR en diferentes órganos y bajo diferentes condiciones de estrés, fue posible observar que los genes AtAnkTm poseen patrones de expresión muy diferentes incluso dentro de una misma familia, por lo tanto, es posible que cumplan funciones muy variadas. Estos resultados fueron contrastados con análisis de bases de datos de ESTs y micromatrices utilizando el programa de visualización de expresión de genes de AtGenExpress. Se identificó un gen (AtAnkTm28) cuya expresión es en silicua inmadura y específicamente de semilla, mediante RT-PCR. Por hibridación in situ, se detectó expresión en embrión, suspensor y endospermo nuclear libre. La fusión de la región transmembrana de la proteína ATANKTM28 a GFP se localiza en algunos puntos específicos de la membrana citoplasmática. La mutación en los genes AtAnkTm2 y AtAnkTm9 produce una reducción en la viabilidad de los granos de polen. La mutación de AtAnktm2 también produce cambios en la estructura de la exina. / Embryogenesis is one of the most important steps in plant development. We have built a cDNA library (ATISLA) from isolated Arabidopsis seeds 2-6 DAA (Days After Anthesis) and used it for sequencing ESTs (Expressed Sequences Tags). The most abundant functional categories of the genes sequenced corresponded to cell division, nutrient reservoir and translation. We have used a two-step in silico subtraction analysis in order to identify genes specifically expressed in immature seeds. The first subtraction step was based on ESTs abundance in databases. The second subtraction step was based on microarray hybridization data obtained from the database Genevestigator. We identified 49 genes with specific expression in immature seed and we used RT-PCR and in situ hybridization analysis in order to verify the goodness of our selection method. Comparison of the functional categories of the 49 selected genes with the genes in the whole genome we identified statistically differences in some functional categories as for example nutrient reservoir, carbohydrate metabolism, abiotic stress response and sub cellular traffic and transport.Ankyrin repeats are 33-amino-acid domains that occur in tandemly arrayed sets of two or more, and are believed to function as protein-protein interaction domains. Several proteins having ankyrin repeats have been reported in animals and plants and they appear to be involved in many processes. We used in silico analysis to identify all Arabidopsis genes coding for proteins with ankyrin repeats. A total of 509 ankyrin repeats codified by 105 genes were identified. An ankyrin-repeat consensus sequence for Arabidopsis was determined, being very similar to the animal consensus, suggesting that ankyrin-repeats in plants play a similar role as in animals in protein-protein interactions. Arabidopsis ankyrin coding genes were classified in 16 groups according to the protein structures. The most abundant group contains 37 genes coding for proteins with ankyrin repeats and transmembrane domains (ATANKTM proteins). According to sequence similarity, they were classified in 6 families. The AtAnkTm genes are distributed through the five Arabidopsis chromosomes, including duplicated genes (intra- and inter- chromosomally) and groups of tandemly arrays genes. We used semi quantitative RT-PCR in order to determine the patterns of expression of these genes and we found that they were very variable, even inside a single family. These results were compared with ESTs databases and microarrays analysis using the tool Gene Expression Visualization of AtGeneExpress. One of the genes (AtAnkTm28) is expressed specifically in seeds at very early stages of development. In situ hybridization determined that this gene is expressed in the embryo proper, suspensor and free nuclear endosperm. Fusions of the transmembrane region of ATANKTM28 with GFP seem to localize at few specifics points of the plasma membrane. Mutations of two other AtAnkTm genes (AtAnkTm2 and AtAnkTm9) produce a reduction in pollen viability. Mutation in AtAnkTm2 also generates changes in the structure of the pollen surface (exin).

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El aluminio es el metal más abundante y tercer elemento en abundancia en la corteza terrestre. Es un importante factor que determina el crecimiento de los cultivos en suelos ácidos (pH<4.5, lo que significa aproximadamente el 40% de los suelos cultivables) debido a su alta solubilización y a su elevada disponibilidad para las plantas bajo estas condiciones. La inhibición del crecimiento radicular es uno de los primeros parámetros afectados por la exposición al aluminio.En nuestro estudio usamos 4 variedades de Phaseolus vulgaris y 2 de Zea mays de distinto origen para evaluar los efectos comparativamente tanto entre monocotiledóneas y dicotiledóneas como entre variedades de diferente procedencia.Se propone una nueva técnica para la definición de la tolerancia al metal en función a los daños en la permeabilidad de la membrana basándonos en los resultados de la tinción vital Los resultados muestran que la acumulación de aluminio en el apoplasto y los daños en la permeabilidad de la membrana son importantes factores que determinan la toxicidad del metal. Se clasifican las variedades en función a su tolerancia al metal, determinándose una relación origen-tolerancia en las variedades de maíz, relación que no se observó en las variedades de judía..Dada la importancia de la exudación de ácidos orgánicos como mecanismo de evitación frente a los efectos tóxicos del aluminio, se analizó el contenido de malato en la vacuola de las plantas, además de otros iones relacionados con este proceso e importantes para el metabolismo de la planta como NO3-, mediante electroforesis capilar y K y P, mediante microscopia de rayos X, y el calcio citoplasmático, usándose un fluorocromo específico para el catión (Fluo-3). Se observó un comportamiento diferencial entre las dos variedades de maíz estudiadas en este experimento en función a la formación de novo de malato, viéndose además un comportamiento del K muy relacionada con un papel de contraión. Los movimientos de NO3-, parecen un movimiento electrosmótico compensatorio y los de P una consecuencia de las alteraciones que provoca el aluminio en la planta. El calcio libre en ambas variedades muestra un comportamiento contrarío, de manera que parece que hay un mejor aprovechamiento del calcio citoplasmático por parte de la variedad más resistente. / Aluminium is the third most abundant metal in the Earth crust. It is an important factor limiting crop growth in acidic soils (pH<4.5, which means about 40% of the cropping lands) due to its high solubility and availability to plants under these conditions, being root growth inhibition one of the first affected parameters by exposure to Al.In our experiment we used four varieties of Phaseolus vulgaris and two of Zea mays from different origin to compare so the effects between monocotyledoneous and dicotyledoneous species as well as the effects between the different provenance.A new technique to define the potential tolerance to aluminium is proposed. This new technique takes into consideration the damage caused in the plasma membrane by aluminium using vital staining techniques. The experimental data showed that aluminium accumulation in the apoplast and permeability damages in the plasma membrane are very important factors in determining aluminium toxicity and let us to classify the cultivars according to its tolerance showing a close relation between the provenance and tolerance in Z. mays, which could not be seen in P. vulgaris.Considering the importance of organic acids efflux as an avoiding mechanism against the toxics effects of the metal, we analyzed vacuolar contents of several ions related to this mechanism e.g. NO3- (by capillary electrophoresis), K and P (by X ray microscopy) and cytoplasmic calcium (by staining with fluo-3).We saw a different behaviour between the two varieties of Z.mays in the induction of malate. Besides, K showed a behaviour compatible with being a counter ion in the organic acid efflux mechanism, while fluctuations in vacuolar P content seem to be a consequence of aluminium damage of cell metabolism.Nitrate movements seem to be an electro-osmotic behaviour to compensate the K transport outside the vacuole.Both varieties showed an opposed behaviour in the free calcium concentration due to a better optimization of calcium by the more tolerant variety.

Lead (Pb) is a highly toxic metal even at low concentrations and is present in a great variety of soils both naturally and as a result of industrial activity. For this reason, knowing the actuation and tolerance or resistance mechanisms is of great importance to farming practices.In order to advance in this field of knowledge a series of experiments have been set up. From the results obtained, it is important to highlight that this metal, as well as other heavy metals, presents a barrier to translocation towards aerial parts that may be attributed to multiple causes such as lead binding to mucilage, its retention in cellular walls, its accumulation in the root's apoplast and simplast or in both radicular transportation ways. As was observed by root tip dying (fluorescent dyes).In our conditions of growth we have found that lead manifests itself in the length of the radicles even before the metal acts on the accumulation of dry matter. Its effects upon the length of the radicles could probably be a consequence of the effects upon cellular division in combination with effects on cellular wall extensibility. Many a dysfunction created by lead may be due to effects upon the integrity of the plasmatic membrane, as was observed by root tip dying (vital staining). By determining the hydraulic parameters through pressure probe techniques we were able to show that the mechanisms that govern the hydric behavior of this organ are complex and respond to many factors and that they do not obey to action upon the aquaporins. Exposing the root to different divalent metals makes it more vulnerable to attack by other heavy metals, as has been shown by the effects added by exposing the roots to HgCl2By using IRGA (infrared gas analyzer) techniques we have been able to show that lead at low concentrations may attack important physiological processes such as the photosynthetic activity of the plant, directly and or indirectly.By analyzing the contents of Pb in the plant, through the exude of xylem and the nutritive solution we were able to verify that the chelating agent EDTA may effectively reduce the toxicity of lead, while at the same time finding a mechanisms of Pb detoxification through the formation of a Pb complexes probably exuded by the roots that was also present in the translocated xylem solution. These results show that there are complex Pb detoxification mechanisms at different levels and in different plant physiological processes that need to be researched in greater depth the knowledge of which would be of great use in possible phytoremediation effects and in obtaining plant species capable of growing in Pb contaminated soils.Key words:detoxification, lead, root, phytotoxicity, fluorescent dyes, translocation, exude of xylem, pressure probe, compartimentation, vital staining, calcium.

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